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Modelo matemático para mejorar la productividad de la industria del calzado

Optimización de la secuencia de pick-and-place de un robot colaborativo bimanual en una línea de producción industrial es el título de la tesis que ha defendido el doctorando de la Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH), Jorge Borrell. El trabajo de investigación ha sido dirigido por los profesores José Vicente Segura y Carlos Pérez y cuenta con tres publicaciones en revistas de impacto. El modelo matemático desarrollado por el investigador de la UMH en su tesis doctoral permite planificar mejor las tareas de los brazos robóticos en la industria del calzado.

El estudio de la UMH se centra en la optimización de las tareas de recogida y colocación realizadas por un robot colaborativo de doble brazo en la industria de fabricación de calzado. Dentro de la cadena de montaje, el robot tiene que identificar las piezas de un zapato colocadas en una bandeja, recogerlas y colocarlas en un molde de calzado para su posterior procesamiento. Las piezas de zapato llegan a la bandeja en posiciones y ángulos aleatorios y pueden recogerse en distinto orden. La optimización de estas tareas permitiría aumentar la rapidez en el montaje de cada unidad y, por tanto, mejorar la producción.

La tesis del investigador de la UMH Jorge Borrell consiste en el desarrollo de un modelo de árbol de decisión y un modelo matemático basado en programación lineal entera binaria (o BILP, por su acrónimo en inglés) para optimizar este proceso de fabricación. El modelo de árbol de decisión permite identificar una secuencia fija para el montaje del calzado, mientras que su modelo matemático encuentra la secuencia óptima para recoger y colocar las piezas del zapato en el molde, con lo que se minimiza el tiempo de recogida y de toma de decisiones. Las dos soluciones propuestas se han puesto a prueba con dos modelos de zapato de 3 piezas. Uno de los diseños se ha utilizado para entrenar al modelo matemático y el otro de validación, que comprenden un total de 500 bandejas.

Las conclusiones de la tesis demuestran que el BILP presenta ventajas para la planificación del movimiento de tareas en un entorno complicado con múltiples trayectorias y potencial colisión entre brazos. Se ha generalizado dicho modelo para zapatos con n piezas de montaje confirmando la robustez del mismo.

Esta tesis está clasificada como doctorado industrial con mención internacional y forma parte del Programa de Doctorado en Estadística, Optimización y Matemática Aplicada (EOMA) del Instituto Centro de Investigación Operativa de la UMH.

Fuente: UMH